Globale Expressionsanalysen zur Charakterisierung der Lysin-Produktion in Corynebacterium glutamicum

Sindelar, Georg

Dissertation / PhD Thesis/Book

Globale Expressionsanalysen zur Charakterisierung der Lysin-Produktion in Corynebacterium glutamicum

Sindelar, G. (Corresponding author)FZJ*

2003
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 4092, 146 p (2003) = Düsseldorf, Univ., Diss., 2003

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/98

Report No.: Juel-4092

Abstract: Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung globaler Genexpressions-Veränderungen bei der Lysinproduktion in C. glutamicum durch Nutzung der DNA-Chip-Technik. Dazu sollten die Genexpressions-Muster von Modellstämmen untersucht werden, die sich bezüglich der Lysinproduktions-Kapazität unterscheiden, und mit ihrer Hilfe neue Zielgene zur Stammverbesserung in der Lysinproduktion identifiziert werden. 1. Die DNA-Chip-Technologie konnte erfolgreich etabliert und für die genomweite Genexpressions-Analyse validiert werden. Außerdem wurde die Technologie auf den Vergleich von Genomen unter Nutzung bekannter Stamm-Unterschiede übertragen. 2. Mit dem Wildtypderivat KK25ΔleuA wurde gezielt ein Modellstamm konstruiert, der neben der Leucin-Auxotrophie nur eine deregulierte Aspartatkinase aufweist und 85 mM Lysin ausscheidet. Damit konnte gezeigt werden, dass die Leucin-Auxotrophie notwendig für eine hohe Lysinproduktions-Kapazität ist, jedoch nicht ausreicht, um die Kapazität des durch ungerichtete Mutagenese erhaltenen Produktionsstamms MH20-22B zu erklären. 3. Für den Stamm MH20-22B konnte ein für die Lysinproduktion typisches Genexpressionsmuster identifiziert werden. Die Gene für die alternative Oxidase (cydABCD), für den putativen Redoxstress-Regulator OxyR, für Ferritin, für die Katalase sowie für putative Gene des Eisen- und Schwefel-Stoffwechsels zeigten erhöhte Expression. 4. C. glutamicum MH20-22B weist gegenüber dem Wildtyp-Stamm Genexpressions-Unterschiede auf, die entweder auf die deregulierte Aspartatkinase, auf die Leucin-Auxotrophie oder auf weitere, unbekannte Mutationen zurückzuführen sind. Durch Untersuchung verschiedener Modellstämme mit definierten Merkmalen ist es gelungen, die Expressionsunterschiede der nicht-isogenen Stämme Wildtyp und MH20-22B diesen drei Klassen zuzuordnen. Dabei wurden die Gene eines putativen Siderophor-Aufnahme-System in Anwesenheit der deregulierten Aspartatkinase stärker exprimiert, während das Operon eines putativen Mangan-Aufnahmesystems bei Leucin-Auxotrophie verringerte Expression zeigte. 17 Gene wiesen abhängig von weiteren unbekannten Mutationen differenzielle Genexpression auf. 5. Sieben der identifizierten möglichen Zielgene/Operons zur Stammverbesserung wurden in C. glutamicum MH20-22B überexprimiert. Die Überexpression des Gens einer Methyl-Transferase der Uroporphyrin-II-C-Methyl-Transferase-Klasse sowie eines putativen Operons mit dem Ammoniumtransporter Amt, einer putativen Ornithin-Cyclodecarboxylase und einer putativen Sarcosin-Oxidase führten zu einer etwa 45%igen Erhöhung der Lysinproduktion im Stamm MH20-22B. Damit gelang es, durch genomweite Genexpression-Analysen mit DNA-Chips neue Zielgene bzw. Operons für die Stammverbesserung der Lysinproduktion mit C. glutamicum zu identifizieren.

Note: Record converted from VDB: 12.11.2012
Note: Düsseldorf, Univ., Diss., 2003

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